Nervenzellen auf der ISS

Wie wachsen Zellen bei Schwerelosigkeit?

Das Projekt NEUROBOX schickt menschliche Nervenzellen zur International Space Station (ISS). Es soll untersucht werden, wie sich Nervensysteme im All entwickeln. Das Team begleitet die Mission in Tagebüchern.

ISS

ISS | ESA, CC BY-SA 2.0

Wie entwickelt sich der erste im Weltall geborene Mensch? Was wie eine Frage aus einem Science-Fiction-Roman klingt, ist Hintergrund eines aktuellen Forschungsprojekts der Universität Hohenheim in Stuttgart. Voraussichtlich ab 12. Dezember schickt ein Forscherteam dafür Zellen in einer Brutkiste auf die International Space Station. Zwei Wochen lang wachsen die menschlichen Zellen dort in der Schwerelosigkeit, bevor sie per Transportkapsel zur Erde zurückkehren und in Hohenheim analysiert werden. Im Online-Tagebuch berichtet das dreiköpfige Team von den Vorbereitungen für die Mission: membranphysiologie.uni-hohenheim.de/neurobox

Bisher Parabelflüge genutzt

Schwerelosigkeit haben sie selbst schon erlebt – allerdings nur für jeweils 22 Sekunden. Dr. Florian Kohn und PD Dr. Claudia Koch vom Fachgebiet für Membranphysiologie der Universität Hohenheim haben schon bei Parabelflügen das Verhalten von Zellen unter schwerelosen Bedingungen erforscht. Nun treten ihre Forschungsobjekte ohne sie die Reise ins All an, um sich für zwei Wochen in der Schwerelosigkeit zu entwickeln.

Das Ziel der Weltraumreise? „Wir wollen untersuchen, ob dieser Prozess in Schwerelosigkeit genau so funktioniert wie auf der Erde“, erklärt Dr. Kohn. „Falls irgendwann ein Mensch im All geboren wird, wissen wir dann, ob sich Nervensysteme in Schwerelosigkeit normal entwickeln würden.“

Bärtierchen

Tardigraden, besser bekannt als Bärtierchen, können bei tiefsten Minusgraden überleben und sind auch gegen starke Hitze und Strahlung gefeit. Wie sie mit den lebensfeindlichen Bedingungen des Weltalls klarkommen, untersuchen Wissenschaftler im Rahmen des Weltraumprojekt TARDIS.

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Da die Zellen ein paar Tage benötigen, um sich zu Nervenzellen zu entwickeln, fliegen sie nun zu einem eigens vorbereiteten Brutkasten von Cape Canaveral aus zur International Space Station. Dr. Kohn hat sie dafür in Hohenheim losgeschickt und wird hier während der Mission die Stellung halten, seine Kollegin PD Dr. Claudia Koch und Masterstudentin Pia Wieland bereiten sie in Florida für die Reise vor.

Vorbereitungen im Online-Tagebuch dokumentiert

Seit dem 12. November ist PD Dr. Koch im Space Life Sciences Laboratory (SLSL) bei Cape Canaveral, um die Mission vor Ort zu begleiten. Im Online-Tagebuch berichtet das Team von den Vorbereitungen für die Mission, der Zusammenarbeit mit den amerikanischen Kollegen und den besonderen Anforderungen der Arbeit in Florida: „Zur Sicherheitseinweisung im Labor gehörte zum Beispiel auch die Frage ‘Was tun, wenn man einem Alligator begegnet?‘“, berichtet PD Dr. Koch.

Zwischen dem 12. und 17. Dezember kann jeden Tag das Startsignal für die SpX-13-Mission kommen, deren Start schon mehrfach verschoben wurde. Bis dahin hält PD Dr. Koch die Zellen bereit, um sie auf Abruf für den Transport fertigzumachen. 

Es ist nicht das erste Mal, dass Hohenheimer Forscher Zellen in luftige Höhen schicken: 2011 reisten menschliche Zellen aus Hohenheim in der Experimentieranlage SIMBOX mit der chinesischen Raumkapsel Shenzhou-8 ins All, 2015 starteten sie aus dem schwedischen Kiruna an Bord der Texus 52-Rakete.

Hintergrund: Nervenzellen aus Tumor-Zelllinie

Für ihre Experimente verwenden Dr. Koch und Dr. Kohn menschliche Zellen aus dem Zellstamm SH-SY5Y. Sie entstammen Tumorzellen, die 1973 einem vierjährigen Mädchen entnommen wurden. Seitdem werden die Zellen, wie auch Zellen vieler anderer Stämme, weitergezüchtet und in der Forschung eingesetzt.  Zellen dieses Stammes lassen sich mit einfachen Mitteln zu Nervenzellen entwickeln und sind deshalb ein anerkanntes Modellsystem für Nervenzellen. Sie kommen zum Beispiel in der Alzheimerforschung zum Einsatz.

„Gravitationsabhängige Strukturen in neuronalen Zellen“

Das Projekt „Gravitationsabhängige Strukturen in neuronalen Zellen“ startete am 1. Oktober 2015. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, warum und wie Zellen auf veränderte Schwerkraft reagieren. Dessen grundlegende Forschungsergebnisse könnten eines Tages nicht nur der Gesundheit von Astronauten zugutekommen, sondern erlauben es langfristig auch, die Wirkung von Medikamenten auf der Erde besser zu verstehen und zu optimieren.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) fördert das Projekt über das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit 527.592 Euro über einen Zeitraum von drei Jahren. Projektleiter ist Dr. Florian P.M. Kohn vom Fachgebiet Membranphysiologie an der Universität Hohenheim.

Quelle: Uni Hohenheim